Terpene khai thác bằng siêu âm
Khai thác terpene siêu âm đã được chứng minh là cho năng suất cao của terpene caryophyllene oxide, ví dụ như từ cần sa và hoa bia. Caryophyllene oxide là một terpene được tìm thấy trong cần sa, hoa bia, hạt tiêu, húng quế và hương thảo. Là một hợp chất hoạt động, terpene caryophyllene oxide chiết xuất được sử dụng làm phụ gia hương liệu và bổ sung sức khỏe.
Sử dụng oxit caryophyllene chiết xuất
Caryophyllene oxide được phân biệt bởi mùi thơm và vị của nó (tức là các loại thảo mộc). Do mùi thơm và hương vị mãnh liệt của nó, nó thường được sử dụng như một chất phụ gia hương liệu trong thực phẩm cũng như một thành phần hương thơm. Hơn nữa, nó cũng có khả năng liên kết với các thụ thể CB2 nội tiết trong cơ thể con người, làm cho nó trở thành một thành phần dược phẩm thú vị.
Khai thác siêu âm của Caryophyllene Oxide
Khai thác siêu âm terpene caryophyllene oxide là một kỹ thuật tuyệt vời để tạo ra năng suất cao, ví dụ như từ cần sa và hoa bia. Đọc thêm về cavitation âm thanh, nguyên tắc hoạt động của khai thác siêu âm!
Ví dụ, oxit β-caryophyllene được chiết xuất bằng siêu âm bằng thiết bị siêu âm UP100H (100W, 30kHz) từ nụ hoa bia khô.
Dữ liệu phân tích GC cho thấy năng suất chiết xuất của oxit β-caryophyllene, được chiết xuất bằng Hielscher UP100H từ hoa bia.
UP400ST – Bộ xử lý siêu âm mạnh mẽ 400W để khai thác terpene với máy khuấy
Phân tích sắc ký khí của chiết xuất hoa bia siêu âm: β-caryophyllene oxide, α-caryophyllene, α-pinene, mycrene, limonene, α-caryophylene, và caryophyllene oxide và những người khác.
Bên cạnh β-caryophyllene oxide, các terpen khác như α-caryophyllene, α-pinene, mycrene, limonene và α-caryophylene trong số những người khác đã được chiết xuất thành công.
Làm thế nào là terpenes chiết xuất từ thực vật bằng cách sử dụng ultrasonication loại thăm dò? Hướng dẫn từng bước!
- Đầu tiên, nguyên liệu thực vật được nghiền hoặc cắt thành miếng nhỏ để tăng diện tích bề mặt để khai thác.
- Nguyên liệu thực vật sau đó được trộn với dung môi (như ethanol hoặc nước) để chiết xuất terpen.
- Ultrasonication loại thăm dò sau đó được sử dụng để hỗ trợ trong quá trình khai thác bằng cách áp dụng sóng siêu âm cường độ cao, tần số thấp ở khoảng 20kHz vào bùn. Điều này gây ra sự xâm thực âm thanh và rung động nhanh chóng của dung môi, thúc đẩy sự tan rã và phá vỡ của các tế bào thực vật và giải phóng các terpen.
- Hỗn hợp sau đó được lọc để tách nguyên liệu thực vật rắn khỏi chất lỏng có chứa các terpen được chiết xuất.
- Chất lỏng sau đó được bay hơi hoặc được xử lý thêm để loại bỏ dung môi và cô đặc các terpen.
- Sản phẩm cuối cùng là một chiết xuất giàu terpene có thể được sử dụng trong các ứng dụng khác nhau như bổ sung chế độ ăn uống, thực phẩm chức năng và mỹ phẩm.
Giao thức khai thác Terpene siêu âm
Hoa bia được nghiền bằng máy xay cà phê thông thường để thu được kích thước hạt đồng nhất hơn của mẫu hoa bia.
4,5mg hoa bia được cho vào lọ, sau đó thêm 5mL ethanol. Lọ được đặt vào cốc với nước đá để tản nhiệt. Sau đó, mẫu được sonicated với một UP100H, được trang bị sonotrode MS7, ở biên độ cài đặt 50% trong 90 giây.
Phân tích sắc ký khí của chiết xuất hoa bia siêu âm:
Sonication đảm bảo chuyển khối lượng cao giữa ma trận tế bào và dung môi, do đó năng suất chiết xuất chất lượng cao đạt được rất cao.
- chiết xuất terpene chất lượng cao (không suy thoái nhiệt)
- năng suất cao
- Thủ tục nhanh chóng
- ROI nhanh
- dung môi nhẹ hơn
- sử dụng ít dung môi hơn
- An toàn và dễ vận hành
- bảo trì thấp
- Chiết xuất terpene xanh, thân thiện với môi trường
Khai thác terpene siêu âm nổi bật như một phương pháp khai thác xanh, cho phép đẩy nhanh quá trình khai thác terpene đáng kể trong khi đòi hỏi ít năng lượng hơn các phương pháp khai thác thông thường khác (tức là CO2 siêu tới hạn, Soxhlet v.v.). Các ưu điểm khác liên quan đến việc sử dụng khai thác siêu âm terpen là dễ dàng xử lý máy vắt siêu âm, quá trình nhanh chóng, không có chất thải hóa học, năng suất cao, thân thiện với môi trường, nâng cao chất lượng do điều kiện chế biến nhẹ và ngăn ngừa suy thoái nhiệt.
Máy vắt siêu âm cho Terpenes
Bảng dưới đây cung cấp cho bạn một dấu hiệu mà thiết bị siêu âm có thể phù hợp nhất cho yêu cầu khai thác terpene của bạn.
| Khối lượng hàng loạt | Tốc độ dòng chảy | Thiết bị được đề xuất |
|---|---|---|
| 10 đến 2000mL | 20 đến 400ml / phút | UP200Ht, UP400ST |
| 0.1 đến 20L | 0.2 đến 4L / phút | UIP2000hdT |
| 10 đến 100L | 2 đến 10L / phút | UIP4000 |
| N.A. | 10 đến 100L / phút | UIP16000 |
| N.A. | Lớn | Cụm UIP16000 |
Đồng nhất siêu âm công suất cao từ phòng thí nghiệm đến quy mô công nghiệp.
Văn học/Tài liệu tham khảo
- Selvamuthukumaran, M.; Shi, J. (2017): Recent advances in extraction of antioxidants from plant by-products processing industries. Food Quality and Safety, 2017, 1, 61–81.
- Suslick, K.S. (1990): Sonochemistry. Science 23 Mar 1990: Vol. 247, Issue 4949, pp. 1439-1445
Sự thật đáng biết
Caryophyllene
Caryophyllene hoặc (-)-β-caryophyllene, là một sesquiterpene hai vòng tự nhiên có thể được tìm thấy trong nhiều loại tinh dầu. Các loại thảo mộc sau đây được biết đến như một nguồn caryophyllene tốt: cần sa, cây gai dầu (Cannabis sativa), caraway đen (Carum nigrum), đinh hương (Syzygium aromaticum), hoa bia (Humulus lupulus), húng quế (Ocimum spp.), oregano (Origanum vulgare), hạt tiêu đen (Piper nigrum), hoa oải hương (Lavandula angustifolia), hương thảo (Rosmarinus officinali, và dầu copaiba (Copaifera spp.). β-caryophyllene là một phytocannabinoid có ái lực mạnh với thụ thể cannabinoid loại 2 (CB 2), nhưng không phải thụ thể cannabinoid loại 1 (CB 1).
ôxít caryophyllene
Caryophyllene oxide (còn gọi là oxit β-caryophyllene) là dẫn xuất oxy hóa của β-caryophyllene và là một loại bột rắn tinh thể màu trắng với điểm nóng chảy khoảng 62 ° C.
Nó được đánh giá cao về tác dụng chống viêm, gây tê cục bộ và chống oxy hóa. Nghiên cứu đầu tiên cho thấy caryophyllene oxid cũng có thể là một loại thuốc tiềm năng để điều trị ung thư. Caryophyllene oxide là một phần của vòng cyclobutan, đã được sử dụng trong nghiên cứu y học để tổng hợp thuốc hóa trị được sử dụng rộng rãi carboplatin.
Caryophyllene oxide, trong đó olefin của caryophyllene đã trở thành một epoxide, là một thành phần được phê duyệt cho hương liệu thực phẩm.
Cả hai, β-caryophyllene và oxit β-caryophyllene đều thể hiện khả năng hòa tan trong nước thấp, cản trở sự hấp thụ của chúng vào tế bào. Để sử dụng các sesquiterpenes này làm thuốc hoặc chất bổ sung dinh dưỡng, việc đóng gói thành Liposome khắc phục độ hòa tan kém của các sesquiterpenes này trong dịch nước và đảm bảo khả dụng sinh học và hoạt tính sinh học. Nhấn vào đây để tìm hiểu thêm về việc đóng gói siêu âm các hợp chất hoạt tính sinh học!
Caryophyllene Oxide trong cần sa
Trong cây cần sa sativa, oxit caryophyllene được tìm thấy dưới dạng sesquiterpene, bao gồm ba đơn vị isopren. Caryophyllene oxide là một trong những terpen lớn nhất và phong phú nhất trong cây cần sa và chịu trách nhiệm cho mùi thơm và mùi đặc biệt của cần sa. Khai thác siêu âm được áp dụng thành công để sản xuất Dầu cannabidiol toàn phổ, để hiệu ứng tùy tùng của các hợp chất đa tạp được đưa ra.
Siêu âm Cavitation để khai thác
Khi sóng siêu âm công suất cao được đưa vào chất lỏng, chu kỳ nén và giãn nở (hiếm) xảy ra trong chất lỏng. Trong thời gian hiếm, khoảng trống hoặc cái gọi là bong bóng xâm thực được tạo ra trong chất lỏng. Những bong bóng xâm thực này, là những bong bóng chân không nhỏ, xảy ra khi áp suất âm tác dụng, do đó độ bền kéo cục bộ của chất lỏng được khắc phục. Các bong bóng chân không phát triển qua nhiều chu kỳ nén / hiếm cho đến khi chúng không thể hấp thụ nhiều năng lượng hơn và bong bóng xâm thực trải qua sự sụp đổ nổ tung. Hiện tượng này được gọi là xâm thực. Theo nghiên cứu của Giáo sư Suslick (1990), trong bong bóng xâm thực chiếm ưu thế trong điều kiện khắc nghiệt với nhiệt độ lên tới 5000 K, áp suất 1000 bầu khí quyển, tốc độ làm mát nóng trên 1010 K / s và các tia chất lỏng có vận tốc lên tới 280m / s, xuất hiện dưới dạng lực cắt rất cao và nhiễu loạn trong vùng xâm thực. Sự kết hợp của các yếu tố này (áp suất, nhiệt, cắt và nhiễu loạn) được sử dụng để tăng tốc độ truyền khối lượng trong quá trình khai thác. Hơn nữa, những điều kiện xảy ra cục bộ này cũng được sử dụng trong các quá trình siêu âm, chẳng hạn như đồng nhất, nhũ hóa hoặc phân tán.
Chiết xuất siêu âm dựa trên xâm thực âm thanh và lực cắt thủy động lực học của nó
Khai thác siêu âm Terpenes
Nguyên tắc khai thác siêu âm dựa trên hai hiệu ứng, được tạo ra khi sóng siêu âm công suất cao là các cặp vợ chồng thành chất lỏng hoặc bùn:
Thứ nhất, dung môi (môi trường lỏng xung quanh) được đẩy vào ma trận tế bào. Tùy thuộc vào biên độ và cường độ xâm thực, thành tế bào bị đục lỗ hoặc bị phá vỡ bởi áp suất chất lỏng.
Thứ hai, trong chu kỳ hiếm, nội dung của tế bào (tức là vật liệu nội bào) được tuôn ra khỏi tế bào bên trong. Sau khi khai thác siêu âm, các hợp chất được nhắm mục tiêu nằm trong dung môi và có thể được tách ra khỏi dung môi (ví dụ bằng cách làm bay hơi dung môi) để cuối cùng thu được chiết xuất tinh khiết.
Thành phần của nguyên liệu thô (như độ ẩm, mức độ maceration / phay và kích thước hạt, và dung môi được chọn là những yếu tố rất quan trọng để có được quá trình khai thác siêu âm hiệu quả và hiệu quả. Các thông số quá trình siêu âm cũng rất cần thiết: biên độ, áp suất, nhiệt độ và thời gian sonication phải được thiết lập và tối ưu hóa để có kết quả tốt nhất.